現場員警雖然早有心理準備，但看到慘不忍睹的女童屍體也不免吃驚，除了趕緊回報分局並要求鑑識小組到場外，也先清查了3名女子的身分，分別是女童的母親李玉禪及大小表姨周靜宜、周鳳珍，雖然3人異口同聲說孩子是在睡夢中過世，但辦案經驗豐富的員警，僅憑肉眼也大概猜出女童生前遭受何種對待。
果不其然，法醫的驗屍結果顯示，女童全身遍佈超過40處新舊傷，包括臀部、背部、四肢滿是層層堆疊、深淺不一的傷痕，腳底還有因被木棍打傷而產生的瀰漫性出血，致命原因則是頸椎脫臼，伴隨嚴重腦幹出血，導致神經性休克死亡。
面對解剖結果，3女自知難逃刑責，周鳳珍承認在案發當日有對女童動手，周靜儀也供稱常以體罰方式「管教」女童，母親李女雖都知情也未制止，且在女兒昏迷後也未將其送醫。
警方調查，案發當時21歲的李女是台南人，18歲那年與年僅15歲的男友生下女童，因2人年紀太輕，無法獨立擔負育兒責任，於是孩子出生後，李女便入住男方家中，由男方家人幫忙照顧小孩，但男友長期藉故對李女施暴，李女無法忍受，便在2009年9月帶著幼女北上，投靠住在蘆洲周姓表姊妹，開始了一起在小公寓生活的日子，卻也成為女兒最終殞命的地方。
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